Monitoramento de condições: o portal para a indústria 4.0

Indústria 4.0 se refere à quarta revolução industrial – e é chamada de revolução por um bom motivo. A internet e suas capacidades de conectividade, juntamente com a Internet das Coisas (IoT), aprendizado de máquina e tecnologia de Inteligência Artificial (IA), estão literalmente transformando a maneira como as plantas de manufatura são administradas e mantidas. Desde que suas metas foram estabelecidas em 2010, a indústria de manufatura tem trabalhado para alavancar a automação em busca da eficiência de próximo nível proporcionada pelas tecnologias da Indústria 4.0 e da Internet Industrial das Coisas (IIoT).

Algumas organizações já fizeram progressos notáveis ​​em direção ao estabelecimento desses poderosos sistemas conectados em suas instalações. Além disso, muitos novos sites estão incorporando tecnologias conectadas na fase de planejamento, antes mesmo que os ativos sejam instalados.

As empresas que deram o salto para a Indústria 4.0 antes da pandemia da COVID-19 estavam mais bem preparadas para os desafios e interrupções enfrentados pelos fabricantes industriais, de acordo com um estudo da McKinsey.

Enquanto isso, muitas organizações ainda estão lutando para trabalhar dentro de infraestrutura desatualizada para dar suporte a demandas novas e em evolução que elas nunca foram projetadas para lidar. Para complicar ainda mais as coisas, plantas mais antigas frequentemente lutam para superar a compartimentalização, silos organizacionais e hábitos de trabalho incorporados, o que pode dificultar a adoção da IIoT.

Para as plantas mais antigas que enfrentam esses desafios, este artigo fornecerá uma visão geral sólida do porquê monitoramento de condição é a melhor maneira para as fábricas atingirem as metas de eficiência prometidas pela Indústria 4.0.

Quais são os benefícios da Indústria 4.0?

Os ambientes da Indústria 4.0 são ligados por uma espinha dorsal de sistemas interconectados, formando uma rede inteligente de máquinas e processos. Imagine uma camada digital sobre as operações mecânicas e humanas que esteja constantemente monitorando, interpretando, relatando e, em alguns casos, direcionando as ações da camada da máquina física.

Embora o Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) já faça parte disso, assim como máquinas individuais do fabricante de equipamento original (OEM) e muitos outros sistemas de circuito fechado, a Indústria 4.0 nos desafia a visualizar esses sistemas em termos do valor de seus dados operacionais. Esses dados são essenciais para converter ativos de planta de sistemas individuais para uma estrutura conectada geral que vai além do sistema de execução de fabricação (MES) e para o gerenciamento de ativos corporativos (EAM).

Os primeiros a adotar a abordagem da Indústria 4.0, como logística e gestão da cadeia de suprimentos, já provaram os benefícios. É hora de outras áreas da planta adotarem a mentalidade de “Fábrica inteligente”.

Monitoramento de condições, manutenção preditiva e indústria 4.0

Para manutenção, a Indústria 4.0 promete entregar maior retorno sobre o investimento (ROI) do que nunca foi possível antes, fornecendo às equipes de manutenção insights em tempo real sobre a saúde e o desempenho dos ativos, para que possam planejar e focar as tarefas de manutenção de forma mais eficaz onde elas são realmente necessárias. Isso é o que é conhecido como manutenção baseada em condições, e depende de monitoramento de condição em tempo real com a ajuda de sensores conectados.

O monitoramento de condições é o processo de monitorar dados de condições de ativos importantes, como níveis de vibração ou temperatura, com sensores ou sistemas para ver falhas de máquinas chegando. O monitoramento de condições em tempo real é uma tecnologia poderosa da Indústria 4.0 que está crescendo em popularidade – 48% das plantas já estão aproveitando dispositivos conectados para melhorar seus programas de manutenção, e 30% estão analisando isso, de acordo com um estudo de 2021 da Engenharia de Planta.

Considerar: Quais dados são essenciais para construir uma imagem digital em tempo real da saúde das plantas? De onde vêm esses dados? O que precisamos fazer com eles para torná-los acionáveis? Para operações, o objetivo é melhorar radicalmente a visibilidade da saúde da máquina com histórico de dados e poder de computação de IA suficientes para gerar insights sobre a manutenção e confiabilidade da planta.

A Indústria 4.0 ajuda as empresas a abandonarem suas antiquadas manutenções reativas e avançar para a manutenção preditiva. A manutenção preditiva usa dados de monitoramento de condições e algoritmos de aprendizado de máquina para prever necessidades de manutenção a fim de evitar falhas inesperadas.

Anos atrás, uma rotina de manutenção 80/20 era considerada ideal – 80% de trabalho planejado e baseado em calendário e 20% de manutenção corretiva em tempo real. Mas as melhores práticas de ontem não nos levarão para amanhã. Com o tempo, percebemos que a manutenção baseada em calendário pode introduzir riscos. Aquele parafuso foi apertado? As peças consumíveis foram adquiridas corretamente? A lubrificação foi feita perfeitamente? Além disso, os dólares de manutenção são frequentemente gastos em excesso em algumas áreas e gastos de menos em outras quando se segue uma abordagem baseada em calendário.

Mais organizações agora preferem uma abordagem preditiva e centrada em ativos – assim, os recursos de manutenção são gastos apenas onde são absolutamente necessários. Grupo CXP descobriu em 2018 que 91% das empresas reduzem o tempo de reparo e o tempo de inatividade não planejado quando investem em manutenção preditiva.

A tecnologia e os processos da Indústria 4.0 trabalham para minimizar emergências de manutenção não planejadas e alavancar a eficiência do estoque, mão de obra e reparos baseados em condições.

Por que o monitoramento de condições é a base da Indústria 4.0

Um plano de monitoramento de condições eficaz é o portal essencial para concretizar um novo valor comercial na Indústria 4.0. A chave para um plano de monitoramento de condições implantado com sucesso é a conectividade de dados – o fluxo de dados do monitor para os sistemas de software da equipe de manutenção. Esta também é a parte mais desafiadora de se acertar. As soluções de análise são tão sofisticadas quanto o backend de dados pode suportar. Em outras palavras, a quantidade e a qualidade dos dados disponíveis impactarão a eficácia de um plano de monitoramento de condições.

Alcançando os benefícios de manutenção preditiva requer um sistema de captura de dados suficiente, capaz de monitorar os ativos mais críticos da planta e obter esses dados significativos onde eles precisam estar. Como tal, automatizar a captura de dados é frequentemente a maneira mais realista para uma equipe de operações avançar. Muitas equipes relatam:

• Muitos ativos para atender
• Escassez de experiência em confiabilidade de ativos
• Uma mudança de membros de equipe baseados em experiência para membros de equipe generalizados
• Falta de tempo

Todos esses desafios são abordados efetivamente por um sistema de monitoramento de condições de alta qualidade. As equipes normalmente se beneficiam mais de uma abordagem centrada em ativos, onde os dados são especificamente capturados e organizados para fornecer insights sobre a saúde dos ativos. Os sensores devem rastrear as assinaturas de vibração, temperatura e energia para os 20% dos ativos mais críticos da planta.  

Muitas plantas também priorizam sua implantação de monitoramento de condições em equipamentos que são muito perigosos para procedimentos de inspeção padrão e muito críticos para falhar inesperadamente: bombas em locais de difícil acesso, áreas sujeitas a temperaturas perigosas, ventiladores de teto alojados em dutos e ventiladores de acionamento por correia com proteções impedindo o acesso aos mancais. Instalar o monitoramento de condições nesses sistemas melhora as condições de saúde e segurança e fornece dados quantificáveis ​​sobre o risco de danos e, em última análise, evita o tempo de inatividade.

A integração do sistema permite a comunicação entre ativos e equipes

Por si só, os dados de monitoramento de condições são incompletos. Eles não sabem quando um ativo foi reparado pela última vez ou quais ações foram executadas, ou quando a próxima manutenção é devida. Eles não veem o histórico de falhas do ativo, quais peças são necessárias para concluir trabalhos específicos e se essas peças estão disponíveis.

Então, uma vez que os dados relevantes foram coletados, o sistema precisa canalizá-los para uma plataforma onde eles podem ser agregados e integrados com dados de outros sistemas. Lá, eles podem ser comparados com indicações de falhas de máquinas. Quanto mais pudermos ver com antecedência, mais podemos nos preparar para evitar falhas de máquinas.

O monitoramento contínuo deve ser combinado com histórico de ativos cuidadosamente curado, bem como dados específicos de tempo de execução e falha para criar um plano de manutenção baseado em condições. Os técnicos são notificados quando um ativo muda de condição, e o trabalho é priorizado com base na saúde do ativo em tempo real.

Sistemas eficazes de monitoramento de condições devem incluir:

• Conectividade de dados: Os dados são combinados em um estado utilizável e armazenados em um local acessível
• Conectividade do sistema: Integração de dados de saúde de ativos com sistemas relacionados usados ​​por equipes de manutenção
• Conectividade da equipe: Todo o pessoal tem acesso às informações dos ativos, o que permite ações de manutenção mais eficientes.

Visualizando um Roteiro para a Indústria 4.0

Muitas operações começam com o monitoramento de condições – ele se torna sua linha de base para o progresso contínuo em direção a sistemas conectados. Se você enfrentar desafios de integração ou restrições orçamentárias, siga o modelo piloto clássico – concentre-se em projetos viáveis ​​que abordem necessidades urgentes com benefícios visíveis. Seja seletivo e tente evitar noções preconcebidas.

Aqui estão três princípios fundamentais para progredir:  

1. Foco nos Drivers de Valor

• Pense no valor retrospectivamente, não na tecnologia avançada, e concentre-se nos principais impulsionadores de valor específicos do setor.
• Desenvolva uma visão convincente e inspire a organização por meio de pilotos de farol.

2. Mobilizar a Organização

• Conduza a transformação desde o topo com uma propriedade empresarial clara.
• Garanta os benefícios finais rapidamente para comprovar o valor antecipadamente.
• Cultive uma cultura altamente ágil.
• Crie uma equipe multifuncional que represente diferentes departamentos e silos.

3. Inovar a Infraestrutura

• Defina uma pilha de tecnologia de destino integrada com base em uma análise completa do status quo.
• Escolha um caminho de transição e habilite-o localmente antes de escalar globalmente.

Comece pequeno para escalar rapidamente

Comece pequeno. Um grupo limitado que seja treinado nos principais aspectos da Indústria 4.0 e monitoramento de condições percorrerá um longo caminho para cultivar suporte interno em direção a um sistema conectado.

Você pode facilmente demonstrar a eficácia da Indústria 4.0 definindo metas de projeto mensuráveis ​​que excedem um pouco o que os processos existentes podem realizar. Garanta que a alta gerência apoie o projeto completamente — e se houver dúvidas, faça o melhor para envolvê-los como impulsionadores e desafiadores.

Avançar em direção à Indústria 4.0 aponta para uma oportunidade infinita. As tecnologias estão se unindo: sensores, redes e poder de processamento estão melhorando, enquanto os preços estão diminuindo.

As equipes agora podem escalar de forma viável seu programa de monitoramento de condições além de seus principais 20% de ativos para o próximo nível de operações, alavancando seu investimento inicial em retornos muito maiores. Antes que você perceba, estaremos falando sobre monitoramento de condições em toda a planta, suportando um nível ainda maior de conectividade.